JP6905745B2 - 鉄筋腐食検出システム - Google Patents
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Description
前記腐食状態判定手段は、前記信号成分抽出手段で抽出した前記同相検出信号振幅と前記90度位相が進んだ検出信号振幅との比(ΔX/ΔY)を演算し、この検出信号振幅の比と前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定することを特徴とする。
(A)−0.30<(△X/△Y)≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)−0.60<(△X/△Y)≦−0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)−0.90<(△X/△Y)≦−0.60である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)△X/△Y≦−0.90である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分するとよい。
前記腐食状態判定手段は、前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の新品状態又は健全段階での前記検出コイルの検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅の基準値(ΔYa)から、第2のパラメータを次式により演算し、
K2=|(△Y−△Ya)/△Ya| (2)
前記第2のパラメータK2から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定するとよい。
(A)K2≦5%である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)5%<K2≦20%である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)20%<K2≦40%である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)40%<K2である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分するとよい。
前記腐食状態判定手段は、前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の新品状態又は健全段階での前記検出コイルの検出信号に含まれる前記駆動信号成分と前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔXa)と、当該検出信号に含まれる90度位相が進んだ検出信号振幅の基準値(ΔYa)から、第1のパラメータK1を次式により演算し、
K1=|ΔX/ΔY−ΔXa/ΔYa| (1)
前記第1のパラメータK1から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定するとよい。
(A)K1≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)0.10<K1≦0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)0.30<K1≦0.90である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)0.90<K1である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分するとよい。
[9] 本発明の鉄筋腐食検出システム[8]において、好ましくは、前記励磁コイルと前記検出コイルとを磁気的に結合するコア(4a)を有するとよい。
励磁コイル3は、交流励磁磁界を発生させる巻線で、信号発生器6と接続されている。励磁コイル3は、測定対象となる鉄筋2が埋設されたコンクリート1の表面に置かれる。励磁コイル3の直径は、例えば1cmから30cmまでの範囲とするとよい。励磁コイル3の巻線数は、例えば1から500までの範囲とするとよい。
信号発生器6は、励磁コイル3にAC磁場を発生させるものである。信号発生器6の励磁周波数は、例えば10kHzから1Mzまでの範囲とするとよい。
ロックインアンプ9aは、増幅器8の増幅した検出信号を入力し、信号発生器6の励磁信号を参照して、検出信号から励磁磁界との同相信号であるX信号を生成し、計算機ユニット11に出力する。ロックインアンプ9bは、増幅器8の増幅した検出信号を入力し、信号発生器6の励磁信号を90°の位相シフタ10を介して参照して、検出信号から励磁磁界との90度の位相差信号であるY信号を生成し、計算機ユニット11に出力する。
90°の位相シフタ10は、信号発生器6の励磁信号を入力し、90度の位相シフトをして、ロックインアンプ9bに供給する。
信号成分抽出手段11Aは、検出コイル4の検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)とを抽出する。腐食状態判定手段11Bは、同相検出信号振幅と90度位相が進んだ検出信号振幅との比(ΔX/ΔY)を演算すると共に、この検出信号振幅の比と鉄筋2の赤錆発生状態に関する基準値(例えば、後述の表3参照)から、鉄筋2の赤錆発生状態を判定する。
信号発生器6からの交流電流は、励磁コイル3に送られて、励磁交流磁界を発生する。コンクリート1内の鉄筋2によって誘起された磁界は、検出コイル4によって検出される。補償コイル5は、励磁コイル3によって生成された大きなバックグラウンド信号を補償するために使用される。これを良好に補償するために、移相器7が使用される。検出コイル4の電圧は増幅器8で増幅された後、2つのロックインアンプ9a、9bに送られる。ロックインアンプ9aとロックインアンプ9bの基準信号は90°の差がある。
バックグラウンドのDCレベルを差し引いた後、X信号(励磁信号と同じ位相信号)、Y信号(励磁信号と90度差信号)が得られ、XYグラフがプロットされる(図4(a)、図4(b)及び図4(c)参照)。△XはX信号の信号振幅、△YはY信号の信号振幅である。△Yと△X/△Yの2つの値を用いて鉄筋の腐食度を判断する。
鉄筋のような導体の近傍に、コイルを設置して、コイルに交流電流を流す。すると、コイルの磁心には交流磁束が発生すると共に、導体には渦電流が発生する。この渦電流によって、コイルに発生する交流磁束に相互作用が生ずる。
サンプルbは経年在庫品であり、少し赤錆(Fe2O3)が発生しているもので、腐食領域が表面上に少し存在している。腐食生成物の色は赤色である。サンプルbは腐食の初期段階にあるが、コンクリートとの一体性が良好になるので、少量の錆の存在は鉄筋コンクリート構造物の施工に支障はない。また、コンクリートが中性化する前であれば、コンクリートは弱アルカリ性であるため、鉄筋の赤錆の生成は進行しない。
なお、ここでの測定条件は、励磁コイル4は直径70mmの100ターンである。検出コイル4の直径は10mmで、巻き数200回である。補償コイル5も直径10mmの100回転である。励磁電流の振幅は約30mAである。
K1=|ΔX/ΔY−ΔXa/ΔYa| (1)
ここで、ΔXaはサンプルaの駆動信号成分と同相の検出信号振幅であり、ΔYaはサンプルaの駆動信号成分に対して90度位相の違う検出信号振幅である。
K2=|(△Y−△Ya)/△Ya| (2)
(A)K2≦5%である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)5%<K2≦20%である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)20%<K2≦40%である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)40%<K2である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分する。
(A)K1≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)0.10<K1≦0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)0.30<K1≦0.90である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)0.90<K1である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分する。
(A)−0.30<(△X/△Y)≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)−0.60<(△X/△Y)≦−0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)−0.90<(△X/△Y)≦−0.60である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)△X/△Y≦−0.90である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分する。
要補修準備段階では、例えば半年程度から2年程度の運行は可能と思われるが、次の定期点検周期の5年より前に補修作業を行う必要がある場合が該当する。
要経過観察段階では、次の定期点検周期の5年までは補修作業を行う必要がないが、赤錆が発生している為、赤錆の進行状況をより短い周期で点検する必要がある。
健全段階では、鉄筋は黒錆で覆われているか、あるいは黒錆と少量の赤錆が発生しているだけなので、鉄筋コンクリート構造物は健全状態にある。
コンデンサ12は、検出コイル4の増幅器8側の端子と接続される。コンデンサ12は、検出コイル4の感度を改善することができる。コンデンサ12と検出コイル4の共振周波数は、励振周波数に等しくなるように定める。検出コイル4と並列にコンデンサ12を用いることで、共振回路を採用して、△X/△Y値を用いて鉄筋の腐食度を推定する感度を向上させることができる。
2 鉄筋
3 励磁コイル
4 検出コイル
4a コア
5 補償コイル
6 信号発生器(駆動回路)
7 移相器
8 増幅器
9a、9b ロックイン増幅器
10 位相シフタ
11 計算機ユニット
11A 信号成分抽出手段
11B 腐食状態判定手段
12 コンデンサ
Va、Vb ロックイン増幅器の出力信号
ΔX 検出信号に含まれる駆動信号成分と同相の検出信号振幅
ΔY 検出信号に含まれる駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅
Claims (5)
- 鉄系材料の埋設された場所に移動可能に設けられる励磁コイルと、
この励磁コイルの近傍に置かれる検出コイルと、
この励磁コイルに駆動信号を供給する駆動回路と、
前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)の少なくとも一方を抽出する信号成分抽出手段と、
前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定する腐食状態判定手段と、
を備える鉄筋腐食検出システムであつて、
前記信号成分抽出手段は、前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)とを抽出し、
前記腐食状態判定手段は、前記信号成分抽出手段で抽出した前記同相検出信号振幅と前記90度位相が進んだ検出信号振幅との比(ΔX/ΔY)を演算し、この検出信号振幅の比と前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定すると共に、
前記検出信号振幅の比(△X/△Y)と前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値は、
(A)−0.30<(△X/△Y)≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)−0.60<(△X/△Y)≦−0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)−0.90<(△X/△Y)≦−0.60である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)△X/△Y≦−0.90である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分することを特徴とする鉄筋腐食検出システム。 - 鉄系材料の埋設された場所に移動可能に設けられる励磁コイルと、
この励磁コイルの近傍に置かれる検出コイルと、
この励磁コイルに駆動信号を供給する駆動回路と、
前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)の少なくとも一方を抽出する信号成分抽出手段と、
前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定する腐食状態判定手段と、
を備える鉄筋腐食検出システムであつて、
前記信号成分抽出手段は、前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)とを抽出し、
前記腐食状態判定手段は、
前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の新品状態又は健全段階での前記検出コイルの検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅の基準値(ΔY a )から、第2のパラメータを次式により演算し、
K2=|(△Y−△Y a )/△Y a | (2)
前記第2のパラメータK2から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定すると共に、
前記第2のパラメータK2の前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値は、
(A)K2≦5%である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)5%<K2≦20%である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)20%<K2≦40%である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)40%<K2である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分することを特徴とする鉄筋腐食検出システム。 - 鉄系材料の埋設された場所に移動可能に設けられる励磁コイルと、
この励磁コイルの近傍に置かれる検出コイルと、
この励磁コイルに駆動信号を供給する駆動回路と、
前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)の少なくとも一方を抽出する信号成分抽出手段と、
前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定する腐食状態判定手段と、
を備える鉄筋腐食検出システムであつて、
前記信号成分抽出手段は、前記検出コイルの検出信号を入力して、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX)と、当該検出信号に含まれる前記駆動信号成分に対して90度位相が進んだ検出信号振幅(ΔY)とを抽出し、
前記腐食状態判定手段は、前記信号成分抽出手段で抽出した検出信号振幅と、前記鉄系材料の新品状態又は健全段階での前記検出コイルの検出信号に含まれる前記駆動信号成分と前記駆動信号成分と同相の検出信号振幅(ΔX a )と、当該検出信号に含まれる90度位相が進んだ検出信号振幅の基準値(ΔY a )から、第1のパラメータK1を次式により演算し、
K1=|ΔX/ΔY−ΔX a /ΔY a | (1)
前記第1のパラメータK1から、前記鉄系材料の赤錆発生状態を判定すると共に、
前記第1のパラメータK1の前記鉄系材料の赤錆発生状態に関する基準値は、
(A)K1≦0.10である時、前記鉄系材料を健全段階に区分し、
(B)0.10<K1≦0.30である時、前記鉄系材料を要経過観察段階に区分し、
(C)0.30<K1≦0.90である時、前記鉄系材料を要補修準備段階に区分し、
(D)0.90<K1である時、前記鉄系材料を緊急補修段階に区分することを特徴とする鉄筋腐食検出システム。 - 前記励磁コイルと前記検出コイルの近傍に置かれる補償コイルであって、前記補償コイルは前記駆動回路の駆動信号が入力されると共に、
前記補償コイルに流れる駆動信号電流によって、前記検出コイルに生じる前記励磁コイルによる駆動信号の干渉を補償することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の鉄筋腐食検出システム。 - 前記励磁コイルと前記検出コイルとを磁気的に結合するコアを有することを特徴とする請求項4に記載の鉄筋腐食検出システム。
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